新型多孔鈦?zhàn)甸g融合器的研制

曾騰輝，楊欣建*，沈 哲，邱奕雁，趙麗紅，藍(lán) 濤

（深圳市第二人民醫(yī)院脊柱外科，廣東 深圳 518000）

新型多孔鈦?zhàn)甸g融合器的研制

曾騰輝，楊欣建*，沈 哲，邱奕雁，趙麗紅，藍(lán) 濤

（深圳市第二人民醫(yī)院脊柱外科，廣東 深圳 518000）

目的 分析新型多孔鈦?zhàn)甸g融合器的制備工藝，探究其研制和臨床應(yīng)用。方法 選取78名青壯年進(jìn)行CT檢查，記錄其腰骶椎矢狀面直徑、橫斷面直徑和各椎間隙的前后緣高度，制定恰當(dāng)?shù)亩嗫租佈等诤掀髦谱鲄?shù)，采用Ti—6AL—4V合金粉末、硅溶膠和聚氨酯海綿等制作的多孔體制作成鈦合金椎間融合器，分析研究融合器的性能和應(yīng)用。結(jié)果 不同燒結(jié)溫度能制成不同孔隙率和抗壓強(qiáng)度的多孔體，在1250℃燒結(jié)溫度下的多孔體抗壓強(qiáng)度最大，較為適合制成椎間融合器，足以承載腰椎軸向荷載。結(jié)論 鈦合金多孔體有較為合適的孔隙率和抗壓強(qiáng)度，經(jīng)過調(diào)節(jié)后能制成力學(xué)性能優(yōu)良的金屬骨小梁椎間融合器。

金屬骨小梁椎；鈦合金；融合器；力學(xué)性能

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，我國(guó)醫(yī)療水平不斷提高，脊柱外科的治療方法也在與時(shí)俱進(jìn)，推動(dòng)著椎間融合器的發(fā)展。由于椎間融合器在力學(xué)性能、機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕性和耐用性等多方面要求較高，給椎間融合器的材料選用帶來了一定的困難，目前應(yīng)用較為廣泛的是PEEK材料，但是這種材料永遠(yuǎn)不能實(shí)現(xiàn)骨性融合，在臨床應(yīng)用中具有較大的局限性。多孔鈦在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用給椎間融合器的發(fā)展帶來新的方向。本文對(duì)新型多孔鈦?zhàn)甸g融合器的制備工藝進(jìn)行了分析，探究其研制和臨床應(yīng)用，現(xiàn)進(jìn)行以下報(bào)告。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取78名青壯年進(jìn)行CT檢查，其中男性40例，女性38例，年齡是24～46歲，平均年齡是（24.7±2.4）歲，所有實(shí)驗(yàn)對(duì)象均無脊柱發(fā)育不良、脊柱勞損和脊柱變形等病癥。78名對(duì)象進(jìn)行CT檢查，記錄其腰骶椎矢狀面直徑、橫斷面直徑和各椎間隙的前后緣高度。

1.2 制備方法

（1）記錄78名實(shí)驗(yàn)對(duì)象其腰骶椎矢狀面直徑、橫斷面直徑和各椎間隙的前后緣高度，通過對(duì)腰椎影像進(jìn)行分析，制定恰當(dāng)?shù)亩嗫租佈等诤掀髦谱鲄?shù)，

（2）使用Ti—6AL—4V合金粉末、硅溶膠和聚氨酯海綿等原材料，采用真空爐將其制備鈦合金骨小梁多孔體，燒結(jié)溫度分別是1150℃、1200℃、1250℃、1300℃四個(gè)溫度，使用MTS試驗(yàn)機(jī)對(duì)多孔體進(jìn)行測(cè)試，記錄多孔體的孔隙率、彈性模量和最大抗壓強(qiáng)度。

（3）采用鈦合金多孔體制作成鈦合金椎間融合器，規(guī)格是長(zhǎng)24～28 mm，寬7～9 mm，高8～12 mm，采用傾角設(shè)計(jì)矢狀面，采用鋸齒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)椎體接觸面，在融合器的表面設(shè)置植骨通孔，兩端標(biāo)有鈦針標(biāo)記物，使用MTS檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，分析研究融合器的性能和應(yīng)用。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 18.0分析軟件對(duì)本文中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，用（±s）表明計(jì)量資料，用t進(jìn)行檢驗(yàn)，用P＜0.05表明具有明顯差異。

2 結(jié) 果

2.1 腰椎影像學(xué)測(cè)量結(jié)果

78名實(shí)驗(yàn)對(duì)象腰骶椎矢狀面直徑和橫斷面直徑，椎體L1—S1的矢狀面徑是（28.97±1.21）mm、（29.99±1.29）mm、（31.59±1.49）mm、（32.79±1.23）mm、（34.07±1.49）mm和（32.04±1.31）mm，橫斷面徑是（39.89±1.39）mm、（42.07±1.31）mm、（42.97±1.30）mm、（45.12±1.71）mm、（46.21±1.53）mm和（43.39±1.28），各椎體的矢狀面徑均要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于橫斷面徑，兩者之間具有明顯差別（P＜0.05）。78名實(shí)驗(yàn)對(duì)象各椎間隙的前后緣高度，L1—S1的前緣高度分別是（9.02±1.09）mm、（10.71±1.42）mm、（12.11±1.29）mm、（14.17±1.52）和（13.71±1.24）mm，后緣高度分別是（6.99±1.31）mm、（8.69±1.13）mm、（9.27±1.04）mm、（10.03±1.41）mm和（8.99±1.54）mm，前后緣高度均逐漸增大，各椎間隙后緣高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于前緣高度，兩者差別具有較為明顯差別（P＜0.05）。

2.2 多孔體參數(shù)

不同燒結(jié)溫度能制成不同孔隙率和抗壓強(qiáng)度的多孔體，在1250℃燒結(jié)溫度下的多孔體抗壓強(qiáng)度最大，較為適合制成椎間融合器，足以承載腰椎軸向荷載。

表1 不同燒結(jié)溫度下多孔體的參數(shù)（±s）

表1 不同燒結(jié)溫度下多孔體的參數(shù)（±s）

燒結(jié)溫度（℃） 孔隙率（%） 彈性模量（GPa）最大抗壓強(qiáng)度（MPa）1150 60.9±5.1 0.52±0.08 102±3.1 1200 59.2±4.9 0.63±0.05 119±3.4 1250 54.8±4.5 0.67±0.07 151±6.1 1300 51.9±3.4 0.79±0.12 141±4.8 P 0.38

3 討 論

不同的燒結(jié)溫度，鈦合金多孔體具有不同的孔隙率、彈性模量和最大抗壓強(qiáng)度，在1250℃燒結(jié)溫度下的多孔體抗壓強(qiáng)度最大，較為適合制成椎間融合器，足以承載腰椎軸向荷載。鈦合金多孔體較為合適的孔隙率和抗壓強(qiáng)度，其孔徑大小和孔隙率較為適合骨組織長(zhǎng)入，經(jīng)過制作后能制成力學(xué)性能優(yōu)良的金屬骨小梁椎間融合器。

[1] 張 凱,張 鋒,等.腰椎椎間融合術(shù)后融合器后移的原因分析及再手術(shù)策略[J].中華骨科雜志,2016,36(17):1093-1098.

[2] 張雅賓.EBM鑄造的多孔鈦合金椎間融合器的生物相容性及成骨性研究[D].中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院,解放軍醫(yī)學(xué)院,解放軍總醫(yī)院,軍醫(yī)進(jìn)修學(xué)院,2016.

[3] 朱宏斌,任國(guó)文,等.頸前路鋼板聯(lián)合鈦網(wǎng)或椎間融合器在頸椎前路減壓融合中的應(yīng)用[J].創(chuàng)傷外科雜志,2017,19(6):447-450.

R687.3

B

ISSN.2095-8242.2017.062.12090.02

楊欣建

王雨辰